Идея звучит умоляюще простой: Быстро распространите ген через популяцию животных, чтобы препятствовать тому, чтобы он передал болезнь, или, более непосредственно, убил деструктивный вид, такой как сельскохозяйственный вредитель. Но семинар, устроенный вчера Национальными академиями наук, Разработкой, и Медициной (NAS) в Вашингтоне, округ Колумбия, сделал сильно ясным, что большая неуверенность — научный и регулирующий — все еще существует для так называемой технологии генного двигателя в основе таких понятий.
И как результат, полевые применения генных двигателей являются “все еще годами прочь”, говорит Остин Берт, специалист в области популяционной генетики в Имперском колледже Лондона, говоривший на встрече.За прошлые 3 года технология под названием CRISPR-Cas9 коренным образом изменила способность ученых внести точные изменения в ДНК широкого спектра организмов. Будучи дешевым, относительно простым в использовании, и эффективным при почти каждой проверенной разновидности, этот метод редактирования генома помещает другую технологию, названную генным двигателем, в пределах досягаемости для многих организмов. Поскольку генное наследование уклонов изменений двигателя для одобрения определенных версий генов, генетическое изменение, введенное в несколько членов популяции, распространяется быстро всюду по всей популяции.
Если то изменение запрещает воспроизводство или выживание в некотором роде, генный двигатель может вести ту популяцию потухшей в теории. В другом использовании желаемая черта могла проехаться популяция.
В прошлом году, биологи Гарвардского университета предложенные генные системы приводов CRISPR-Cas9 использоваться в сохранении, чтобы избавиться от агрессивных разновидностей или улучшить организацию генетического материала подвергаемых опасности. Несколько ученых немедленно призвали к увеличенному регулированию этой технологии, потому что, когда-то выпущенный, генный двигатель могло быть трудно остановить или полностью изменить. И в июле, генетики показали, что одна генная система приводов была почти на 100% эффективной при распространении видоизмененного гена пигментации через популяцию дрозофил лаборатории, питая страхи об энергии генного двигателя.NAS создал комитет для оценки технологии, и вчера устроил второй из четырех информационных семинаров в подготовке отчета о науке, этике и управлении генным исследованием двигателя.
Исследователи, обсужденные, достаточны ли существующие регулирующие и этические структуры для руководства развития этой технологии и сообщили, что так намного больше потребностей стало известно об экологических последствиях генного двигателя, специфике гена, ведут цели и способность исследователей эффективно распространить генетическое изменение через популяцию или разновидность. “Довольно ясно, что мы знаем так мало об этих системах”, говорит Зак Адельман, молекулярный генетик в Политехническом институте и университете штата Вирджиния в Блэксбурге. Но учитывая раннюю стадию генных двигателей, NAS должен иметь время для сортировки этого всего, говорит Берт.Берт и другие также отметили много причин, почему генные двигатели могут не быть столь полезными, или страшными, как некоторые думают:
Работы Джин-Драйв только в сексуальном репродуцировании разновидностей и генетического изменения распространяются далее с каждым последовательным поколением. Так изменение или устранение популяции практичны, только если разновидность имеет короткое время поколения — как Дрозофила или москиты. Со многими позвоночными животными потребовались бы десятилетия для введенной генной мутации или черты для распространения достаточно широкий, чтобы иметь значение.
Еще не было продемонстрировано, что CRISPR-Cas9, управляемый геном изменением, упорствует через многие поколения. Бумага, где генный двигатель был настолько эффективным только, сообщила относительно одного поколения. Для москитов, у которых исследователи хотят выбить популяции около людей или ввести ген устойчивости паразита, усилия по моделированию указывают, что двигатель должен был бы упорствовать 20 поколений для распространения полностью, говорит Берт.
Существуют немногие, если таковые имеются, организмы, так хорошо охарактеризованные, говорят биологи, что они могут предсказать экологическое последствие управляемого геном изменения или исчезающей популяции. У нас “будет способность не только, чтобы изменить геном, но и [также] изменить баланс разновидностей в сообществе”, говорит Аллисон Сноу, биолог растения из Университета штата Огайо, Колумбус. “Существует большой потенциал для невежества, человеческой ошибки или намерения нанести ущерб”.Прежде чем генный двигатель может быть применен к диким популяциям вместо хорошо охарактеризованных лабораторных, редактирующая геном технология CRISPR-Cas9 должна стать еще более точной. Как Шенгдэр Тсай, исследователь CRISPR в Центральной больнице Массачусетса в Бостоне, на который указывают, анализ его бригады метода в клетках человека раскрыл приблизительно две дюжины так называемых нецелевых результатов — места, где ДНК, не предназначенная, чтобы быть измененной, была.
Идентифицированные места подтверждают, что места, затронутые CRISPR-Cas9, может быть трудно предсказать.Вместо того, чтобы использовать генный двигатель для создания несущих малярию москитов потухшими менее экологически беспокоящая стратегия состояла бы в том, чтобы изменить геном насекомого, таким образом, это не передаст паразита малярии людям. Но исследователи не знают достаточно об иммунной системе москита для предназначения для определенного гена для этого типа генного двигателя все же, говорит Берт.Должна быть разработана эффективная «предохранительная» стратегия, которая заставила бы генный двигатель истощаться после конкретного количества поколений или потому что исследователи решают, что они должны были остановить распространение гена все еще.
Один из более многообещающих — для отмены генетического изменения с другим генным усилием по двигателю — может все еще быть проблематичным, если это – спутывающийся сам генный двигатель.Гибридизация между тесно связанным видом животных должна быть лучше понята, прежде чем генные двигатели выпущены. Успешное скрещивание между двумя разновидностями приводит к так называемому потоку генов, который мог позволить управляемой геном мутации прыгать в непреднамеренную разновидность.
Это могло быть полезно для борьбы с малярией — генный двигатель, данный одному несущему паразита виду москитов, мог распространить ее к другим семи, несущим человеческий патоген. Но в других сценариях, прыгающий через разновидности генный двигатель мог привести к упадку неправильных разновидностей.
На встрече, Норе Безэнски, исследователе малярии в университете Нотр-Дама в Саут-Бенде, Индиана сообщила, что лавина данных целого генома предполагает, что гибридизация между видом животных, хотя не столь распространенный как на растениях, происходит намного чаще, чем ожидаемый.Несмотря на то, что некоторые исследователи утверждают, что действующие постановления, такие как те относительно рекомбинантной ДНК и экспертных советов организации достаточны для наблюдения за генными усилиями по двигателю, другие называют генный двигатель существенно отличающимся, если только потому, что пункту генного двигателя нужно было распространить мутацию. Могут быть нарушены политические границы. “Еще нет никакого международного управления”, говорит Дэвид Вирт, изучающий международные соглашения, связанные с биотехнологией в Бостонском колледже. “Полезно согласовать стандарты”.Как исследователи из Таиланда, Африки и Гватемалы, на которую указывают во время встречи, заставляя местных жителей охватить стратегии управления генного двигателя, берет большую работу, требующую беготни и время. “Это как не сокращено, и сушите это, как только мы получаем технологию, это будет использоваться”, говорит Тодд Куикен, следующий за генным двигателем в Международном центре поддержки ученых Вудро Вильсона, мозговом центре в Вашингтоне, округ Колумбия
В декабре NAS созовет саммит по вопросу о другой CRISPR-Cas9–enabled технологии: редактирование человеческих эмбрионов. С той технологией работа уже делается — китайская бригада спроектировала человеческие эмбрионы, и несколько бригад в Соединенном Королевстве хотят, например — таким образом, саммит в некотором смысле будет усилием обуздать лошадь, это уже вне ворот.
Это еще не имеет место с генным двигателем. По этой причине исследование NAS, “конечно, прибывает в нужное время”, говорит Куикен.